Väitös teknillisen fysiikan alalta, M.Sc. Tytti Kärki

Väitöskirjan nimi: Perspectives on Capillary Bridges: Quasi-Two-Dimensional Droplets and Living Bridges

Väittelijä: Tytti Kärki
Vastaväittäjä: professori Jean-François Joanny, College de France, Ranska
Kustos: professori Jaakko Timonen, Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu 

Nesteillä on monenlaisia kiehtovia ominaisuuksia, ja ne voivat käyttäytyä hyvin eri tavoin. Nesteet voivat esimerkiksi muodostaa pisaroita tai ohuita kalvoja sekä yhdistää pintoja niin sanottujen kapillaarisiltojen avulla, kuten märässä hiekassa. Vaikka nämä ilmiöt ovat osa arkipäiväämme, niiden ymmärtäminen on tärkeää monilla tutkimusaloilla ja teknologisissa sovelluksissa. Samoin kuin nesteet voivat muovautua ja virrata, myös solut kudoksissa voivat liikkua yhdessä ja järjestäytyä uudelleen, mikä tekee nesteiden tutkimisesta hyödyllistä myös elävien systeemien ymmärtämisen kannalta.

Tässä väitöskirjassa hyödynnettiin kapillaarisiltoja nestepisaroiden ja elävien kudosten käyttäytymisen tutkimisessa. Työssä kehitettiin yksinkertainen pisaramalli, joka perustui kapillaarisiltoihin. Tämän mallin avulla voitiin tarkastella nesteiden monimutkaisia vuorovaikutuksia kokeellisesti ja teoreettisesti hyvin hallitussa systeemissä. Lisäksi havaittiin, että solut muodostavat kapillaarisiltoja kahden pinnan välissä, osoittaen uudenlaisen analogian nesteiden ja elävien kudosten välillä. Vaikka solujen muodostamat kapillaarisillat muistuttivat tavallisia nestekapillaarisiltoja, ne eivät aina pysyneet ehjinä, vaan solujen ja pintojen väliset vuorovaikutukset saattoivat johtaa sillan hajoamiseen.

Tutkimus osoittaa, että kapillaarisillat ovat tehokas työkalu nestepisaroiden ja elävien kudosten käyttäytymisen tutkimisessa. Niiden avulla voidaan tarkastella, miten nesteet ja solut muotoutuvat, järjestäytyvät ja vuorovaikuttavat erilaisten pintojen kanssa. Tämä on hyödyllistä esimerkiksi mikro- ja nanofluidisten järjestelmien suunnittelussa, sekä kudosten käyttäytymisen ymmärtämisessä.

Avainsanat: kapillaarisuus, kapillaari-ilmiö, kapillaarisilta, pintajännitys, kontaktikulma, liikkuva kontaktiviiva, kontaktiviivan dynamiikka, Hele-Shaw -kenno, pisarat, näennäiskaksiulotteiset pisarat, höyrynpaine, Marangoniefekti, soluaggregaatti, spheroidi, kudosten fysiikka

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 7 päivää ennen väitöstä): Aalto-yliopiston riiputussivu.